PSC - Aula 02 - Estrategias de Controle de Processos (2)

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<p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Estratégias de Controle</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Vantagem: Correção rápida com a mudança do valor de referência.</p><p>Desvantagem: Resposta lenta à distúrbios.</p><p>Estratégias de Controle</p><p>Controle Básico Realimentado (Feedback)</p><p>REFERENCE</p><p>OUTPUT</p><p>DISTURBE</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Ex: Controle de aquecimento de água.</p><p>Quando a vazão de vapor é constante o controle será</p><p>satisfatório.</p><p>Estratégias de Controle</p><p>Controle Básico Realimentado (Feedback)</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Entretanto, se vazão de vapor variar mesmo que a abertura</p><p>da válvula permaneça fixa a temperatura vai variar.</p><p>Estratégias de Controle</p><p>0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200</p><p>72</p><p>73</p><p>74</p><p>75</p><p>76</p><p>IAE = 147.9971 ISE = 285.4111</p><p>te</p><p>m</p><p>pe</p><p>ra</p><p>tu</p><p>re</p><p>Vazão do</p><p>vapor Temperatura</p><p>real</p><p>Temperatura</p><p>desejada</p><p>Controle Básico Realimentado (Feedback)</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Estratégias de Controle</p><p>Utilizado quando a variável de Processo (PV) não</p><p>pode ser mantida no valor desejado, por melhor que seja o</p><p>controlador, devido a ocorrência de perturbações externas.</p><p>A variável controlada PV sofre alteração quando</p><p>alguma perturbação ocorre em um variável secundária.</p><p>Ambas as variáveis (PV e variável secundária) devem</p><p>ser controlada no que se chama de malha de controle</p><p>primária e malha de controle secundária.</p><p>Controle Cascata</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Estratégias de Controle</p><p>Controle Cascata</p><p>Ex: Δ pressure</p><p>PI or PID Proportional</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Regras</p><p>a) Identificar a variável que</p><p>provoca a maioria dos distúrbios,</p><p>ou seja, aquela que mais atrapalha</p><p>a variável principal.</p><p>b) A malha secundária (vazão)</p><p>deve possuir uma constante de</p><p>tempo pequena, é desejável que</p><p>seja 3 vezes menor que a constante</p><p>de tempo da malha principal</p><p>(temperatura).</p><p>c) É mais prático iniciar a sintonia</p><p>pela malha secundária (vazão) ,</p><p>colocando a primária (temperatura)</p><p>em manual.</p><p>Primário ou Mestre</p><p>Secundário ou Escravo</p><p>Estratégias de Controle</p><p>Controle Cascata</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Estratégias de Controle</p><p>Controle Cascata</p><p>Controle em Cascata montado no processo</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Estratégias de Controle</p><p>Controle em Cascata</p><p>0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200</p><p>72</p><p>73</p><p>74</p><p>75</p><p>76</p><p>te</p><p>m</p><p>pe</p><p>ra</p><p>tu</p><p>re</p><p>0 50 100 150 200</p><p>72</p><p>73</p><p>74</p><p>75</p><p>76</p><p>Controle normal</p><p>Controle Cascata</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Estratégias de Controle</p><p>Controle Cascata</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Estratégias de Controle</p><p>Controle Cascata</p><p>alim</p><p>produto</p><p>AC</p><p>1</p><p>TC</p><p>3</p><p>T</p><p>2</p><p>F</p><p>2</p><p>F</p><p>1</p><p>T</p><p>1</p><p>A</p><p>2</p><p>SP1 - operador</p><p>SP2 = MV1</p><p>CV2</p><p>CV1</p><p>SP3 = MV2</p><p>CV3</p><p>Não existe limite</p><p>no múmero de</p><p>cascatas!</p><p>Cada um tem</p><p>seu critério.</p><p>MV3</p><p>Cascata em 3 níveis!</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Calcule para quanto foi a vazão de vapor. Considerando que a</p><p>malha de controle estava estabilizada e que a temperatura aumentou</p><p>10% por minuto durante 2 minutos.</p><p>Dados da malha de</p><p>temperatura</p><p>Range = 0 a 150oC</p><p>SP = 100oC</p><p>Po = 66%</p><p>Td = 0,2 min</p><p>G = 1,5</p><p>Ação Reversa</p><p>FCV linear</p><p>Dados da malha de vazão</p><p>Range = 0 a 50 T/h</p><p>SP = 25 T/h</p><p>Po = 50%</p><p>Ti = 1 min</p><p>G = 0,5</p><p>Ação Reversa</p><p>FCV linear</p><p>Sc = Po +/- (G.E + G.E.RPM.t + G.Td.Vd)</p><p>Estratégias de Controle</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Controle de Relação ou</p><p>Razão</p><p>Existe uma relação</p><p>ou razão entre 2</p><p>variáveis. O controle</p><p>satisfaz uma relação</p><p>existente entre duas</p><p>variáveis.</p><p>Estratégias de Controle</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Controle de Relação ou</p><p>Razão</p><p>Ex: Composição em gases para anestesia.</p><p>Estratégias de Controle</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Controle de Relação ou</p><p>Razão</p><p>Gases para</p><p>combustão em</p><p>fornalhas de</p><p>caldeiras.</p><p>Estratégias de Controle</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Dados da Malha de</p><p>Combustível</p><p>Range= 0 a 1 m3/h</p><p>SP = 0,1 m3/h</p><p>Ti = 2 min</p><p>G = 0,5</p><p>Po = 10%</p><p>Ação Reversa</p><p>FCV Linear</p><p>Calcule o valor final da vazão de combustível após 1 minuto. Considerando que</p><p>a malha de controle estava estabilizada e que então a vazão de ar aumentou para</p><p>7 Nm3/h.</p><p>Dados da Malha de Ar</p><p>Range= 0 a 10 Nm3/h</p><p>SP = Nm3/h</p><p>Ti = 1 min</p><p>G = 3</p><p>Ação Reversa</p><p>FCV Linear</p><p>Fator divisor = 2</p><p>Sc = Po +/- (G.E + G.E.RPM.t + G.Td.Vd)</p><p>Estratégias de Controle</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Controle Seletivo</p><p>Estratégias de Controle</p><p>Caso um dos sensores seja defeituoso, o controlador</p><p>desconsiderá sua informação.</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Controle Override</p><p>Estrutura supervísória de logica: “IF”.</p><p>O nível tem a prioridade enquanto a pressão não é alta</p><p>Estratégias de Controle</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Controle Override ou</p><p>Seletivo</p><p>Caso a variável</p><p>controlada tenha que</p><p>ser limitada em um</p><p>máximo ou em um</p><p>mínimo. Ou caso o</p><p>número de variáveis</p><p>controladas exceda o</p><p>número de variáveis</p><p>manipuladas.</p><p>Estratégias de Controle</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Dados da Malha de</p><p>Pressão</p><p>Range= 0 a 10 Kgf/cm2</p><p>SP = 4 Kgf/cm2</p><p>Po = 50%</p><p>G = 1</p><p>Ti = 0,5 min</p><p>Ação Direta</p><p>Calcule o SP do FIC após 1 minuto. Sabendo que após 1 minuto a demanda</p><p>aumentou de 10 T/h para 15 T/h e a pressão diminuiu de 5 Kgf/cm2 para 3 Kgf/cm2.</p><p>Dados da Demanda</p><p>Range= 0 a 20 T/h</p><p>Sc = Po +/- (G.E + G.E.RPM.t + G.Td.Vd)</p><p>Estratégias de Controle</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS Estratégias de Controle</p><p>Controle de Combustão com Limites Cruzados</p><p>São utilizados dois relês</p><p>seletores, sendo um seletor</p><p>de sinal baixo e outro seletor de</p><p>sinal alto. Estes seletores não</p><p>permitem que o excesso de ar</p><p>caia baixo do valor ajustado,</p><p>tanto no caso de aumento como</p><p>no caso de diminuição de carga</p><p>de caldeira.</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS Estratégias de Controle</p><p>Controle Split-Range ou Range Dividido</p><p>O range dividido envolve geralmente duas válvulas.</p><p>Ex: Controle de temperatura.</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS Estratégias de Controle</p><p>Controle Split-Range ou Range Dividido</p><p>Ex: Controle de pressão em um reator.</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS Estratégias de Controle</p><p>Controle Split-Range ou Range Dividido</p><p>No exemplo, trata-se de</p><p>uma forma de aquecer o</p><p>produto em um processo</p><p>onde a vazão sofre</p><p>muitas variações.</p><p>Vazões baixas basta</p><p>uma válvula, vazões</p><p>altas é necessário a</p><p>atuação das duas.</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS Estratégias de Controle</p><p>Controle Split-Range ou Range Dividido</p><p>De 0 a 50% de MV apenas uma válvula (VV1) atua, maior que 50% de MV</p><p>VV1 deve estar totalmente aberta e VV2 começa a atuar.</p><p>Exemplo - Aquecimento do produto:</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>A malha estava estabilizada.</p><p>a)Houve um aumento de temperatura de 10%/min durante 2 minutos. Após 2</p><p>minutos, qual a válvula deverá estar atuando?</p><p>b)Houve uma diminuição de temperatura de 10%/min durante 1 minuto. Após 1</p><p>minuto, qual a válvula deverá estar atuando?</p><p>Dados da malha de</p><p>temperatura</p><p>Range = 0 a 200oC</p><p>Range = 3 a 15psi</p><p>SP = 120oC</p><p>Po = 60%</p><p>Td = 0,5 min</p><p>G = 2</p><p>Ação Reversa</p><p>FCV linear</p><p>Sc = Po +/- (G.E + G.E.RPM.t + G.Td.Vd)</p><p>Estratégias de Controle</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Controle Antecipativo ou Feedforward</p><p>Estratégias de Controle</p><p>Controlador Feedfoward mede o disturbio e toma ação</p><p>antecipadas na planta evitando a propagação do erro. É uma forma</p><p>de controle ABERTA!</p><p>O controle antecipativo mede uma ou mais variáveis de entrada, prediz</p><p>seu efeito no processo a atua diretamente sobre a variável manipulada.</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Controle Antecipativo ou Feedforward</p><p>É necessário saber</p><p>exatamente a equação do</p><p>processo que relaciona a</p><p>vazão de entrada do fluído</p><p>com a temperatura, por meio</p><p>da equação f(x).</p><p>Estratégias de Controle</p><p>O controle antecipativo puro irá funcionar apenas se forem</p><p>consideradas características estáticas e dinâmicas do processo</p><p>(temperatura do fluído, vazão do fluído, atrasos, etc).</p><p>Ou seja, na prática não irá funcionar.</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Controle Feedforward com feedback</p><p>Estratégias de Controle</p><p>Feedfoward</p><p>Feedback</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>Em aplicações de controle de</p><p>processos industriais o que se faz é a</p><p>utilização do controle antecipativo com um</p><p>controle com realimentação. Neste caso a</p><p>temperatura do fluído passa a ser medida</p><p>entregue ao controle.</p><p>Estratégias de</p><p>Controle</p><p>Controle Feedforward com feedback</p><p>CONTROLE DE</p><p>PROCESSOS</p><p>A malha encontrava-se estabilizada com vazão de 100 GPM. Sabendo-se que a</p><p>vazão aumentou para 120 GPM, calcular a abertura da válvula antes e após a a</p><p>nova estabilização da vazão, sabendo-se que a temperatura diminuiu 30oC/min</p><p>durante 2 minutos. O ganho das entradas é de 0,5.</p><p>Dados do TRC</p><p>Range = 0 a 300oC</p><p>Range = 4 a 20mA</p><p>SP = 125oC</p><p>Po = 45%</p><p>Td = 1,5 min</p><p>BP = 200%</p><p>Ação Reversa</p><p>FCV linear</p><p>Dados do FT</p><p>Range = 0 a 200 GPM</p><p>Range = 4 a 20mA</p><p>Sc = Po +/- (G.E + G.E.RPM.t + G.Td.Vd)</p><p>Estratégias de Controle</p>